糕點(diǎn)切片機(jī)說(shuō)明書(2013機(jī)械原理課程設(shè)計(jì))

1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書設(shè)計(jì)題目：糕點(diǎn)切片機(jī)專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班 級(jí)： 機(jī)制11-1班成員（學(xué)號(hào)）：劉 芳（）張?jiān)姮摚ǎ﹦⑺棘帲ǎ?洋（）指 導(dǎo) 教 師： 趙建琴 2013年7月3日目錄一 . 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介1二 . 工作原理和工藝動(dòng)作分解2 三 . 方案設(shè)計(jì)3四 . 機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)4五 . 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖12六 . 運(yùn)動(dòng)分析15七 . 最終確定方案示意圖16八 . 總結(jié)16糕點(diǎn)切片機(jī)設(shè)計(jì)說(shuō)明書一、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介（一）設(shè)計(jì)題目：糕點(diǎn)切片機(jī)（二）工作原理及工藝動(dòng)作簡(jiǎn)介： 糕點(diǎn)切片機(jī)的切刀運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)是由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的，經(jīng)減速后切刀運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)需實(shí)現(xiàn)切片功能需要的某種往復(fù)運(yùn)動(dòng)。糕點(diǎn)鋪在傳送帶上，簡(jiǎn)寫間歇進(jìn)行輸

2、送，通過(guò)改變傳送帶的輸送速度或每次間隔的輸送距離，以滿足糕點(diǎn)不同切片規(guī)格尺寸的需要。糕點(diǎn)先成型，經(jīng)切片后再烘干。（三）設(shè)計(jì)要求 1、糕點(diǎn)厚度：1020mm 2、糕點(diǎn)切片長(zhǎng)度范圍：580mm 3、切刀切片時(shí)最大作用距離：300mm 4、切刀工作節(jié)拍：40次/min 5、電動(dòng)機(jī)參考規(guī)格：0.8kw、730r/min 6、工作阻力甚小，要求選用的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕便、運(yùn)動(dòng)靈活可靠。（四）設(shè)計(jì)提示 1、切片時(shí)阻力很小，但在切刀運(yùn)動(dòng)方案的選擇上是本機(jī)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。通常，切削速度較大時(shí)，切片刀口會(huì)整齊一些。選擇機(jī)構(gòu)類型時(shí)，重點(diǎn)應(yīng)放在簡(jiǎn)單使用、運(yùn)動(dòng)靈活和運(yùn)動(dòng)空間尺寸緊湊等方面。 2、間歇輸送機(jī)構(gòu)如何滿足切片長(zhǎng)度尺寸

3、規(guī)格的變化要求，也是本機(jī)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。調(diào)整機(jī)構(gòu)必須簡(jiǎn)單可靠，操作方便。是采用調(diào)速方案，還是采用調(diào)距離方案，或者采用其他調(diào)整方案，均應(yīng)對(duì)方案進(jìn)行定性的分析比較。 3、間歇輸送機(jī)構(gòu)必須與切刀運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)工作協(xié)調(diào)，即全部輸送運(yùn)動(dòng)應(yīng)在切刀返回過(guò)程中完成。需要注意的是，切口有一定的厚度，輸送運(yùn)動(dòng)必須在切刀完全脫離切口后方能開(kāi)始進(jìn)行，但輸送機(jī)構(gòu)的返回運(yùn)動(dòng)則可與切刀的工作行程在時(shí)間上有一段重疊，以利提高生產(chǎn)率。在驚醒工作循環(huán)圖設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意上述特點(diǎn)并適當(dāng)選取輸送機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)參數(shù)。二、工作原理和工藝動(dòng)作分解（一）糕點(diǎn)切片機(jī)要求實(shí)現(xiàn)兩個(gè)執(zhí)行動(dòng)作： 1、糕點(diǎn)的直線間歇移動(dòng) 2、切刀的往復(fù)運(yùn)動(dòng)（二）通過(guò)兩者的動(dòng)作配合進(jìn)行切

4、片 1、糕點(diǎn)的直線間歇移動(dòng) 糕點(diǎn)的直線間歇移動(dòng)，是為了保證切刀在切糕點(diǎn)時(shí)，糕點(diǎn)是靜止的，這樣切出的糕點(diǎn)才符合要求。另外，糕點(diǎn)的直線間歇移動(dòng)的快慢，決定了被切出的糕點(diǎn)的厚度大小。糕點(diǎn)在停歇后，如果移動(dòng)的快，糕點(diǎn)的厚度就相對(duì)大一些；否則，反之。 2、切刀的往復(fù)運(yùn)動(dòng) 切刀的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，這是切刀所必須的運(yùn)動(dòng)，如果只有一次運(yùn)動(dòng)，這樣就只能切一次。同時(shí)，切刀的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和高度都必須控制。切刀切下和收起的總時(shí)間必須小于糕點(diǎn)的間歇時(shí)間；切刀的最低高度必須高于糕點(diǎn)的最大高度。三、方案設(shè)計(jì) 1、電動(dòng)機(jī)的減速機(jī)構(gòu)采用皮帶輪齒輪機(jī)構(gòu) 2、糕點(diǎn)直線間歇移動(dòng)機(jī)構(gòu) 采用棘輪皮帶輪機(jī)構(gòu) 工作原理：主動(dòng)擺桿擺動(dòng)，帶動(dòng)棘輪間歇

5、轉(zhuǎn)動(dòng)，皮帶輪隨棘輪轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，皮帶輪水平移動(dòng)。 選用理由：通過(guò)對(duì)比多個(gè)可實(shí)現(xiàn)間歇移動(dòng)的機(jī)構(gòu)，如：不完全齒輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)和棘輪機(jī)構(gòu)，最終確定采用棘輪機(jī)構(gòu)。理由是棘輪機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、步進(jìn)量易于調(diào)整。棘輪擺桿可與其他桿件機(jī)構(gòu)連接，使擺件的擺動(dòng)容易生成。皮帶輪傳動(dòng)能緩和載荷沖擊；皮帶輪傳動(dòng)運(yùn)行平穩(wěn)、低噪音、低振動(dòng)；皮帶輪的制造和安裝精度不像齒輪嚙合傳動(dòng)嚴(yán)格。 3、切刀往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 可采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)因此，我們選取的三個(gè)方案為：方案一：電動(dòng)機(jī)的減速機(jī)構(gòu)采用皮帶輪齒輪機(jī)構(gòu)，糕點(diǎn)直線間歇移動(dòng)機(jī)構(gòu)采用棘輪皮帶輪機(jī)構(gòu)，切刀往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。方案二：電動(dòng)

6、機(jī)的減速機(jī)構(gòu)采用皮帶輪齒輪機(jī)構(gòu)，糕點(diǎn)直線間歇移動(dòng)機(jī)構(gòu)采用棘輪皮帶輪機(jī)構(gòu)，切刀往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。方案三：電動(dòng)機(jī)的減速機(jī)構(gòu)采用皮帶輪齒輪機(jī)構(gòu)，糕點(diǎn)直線間歇移動(dòng)機(jī)構(gòu)采用棘輪皮帶輪機(jī)構(gòu)，切刀往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用凸輪機(jī)構(gòu)。四、機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)（一）電動(dòng)機(jī)減速機(jī)構(gòu)的尺寸設(shè)計(jì)（皮帶輪與齒輪組合機(jī)構(gòu)） 由于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速過(guò)高需要減速，我們采用皮帶輪和齒輪組合機(jī)構(gòu)進(jìn)行減速。 已知電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為720r/min，根據(jù)切刀工作節(jié)拍要求減速后轉(zhuǎn)速應(yīng)為400r/min，故傳動(dòng)比應(yīng)為i = n1/n2= 73/4 。 將皮帶輪主動(dòng)輪1直徑定為d1=32mm ，皮帶輪從動(dòng)輪2轉(zhuǎn)速定為160r/min 。 由730 x

7、 d1 = 160 x d2 ,求得從動(dòng)輪直徑d2 =146mm ，皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)比i1 = 73/16 ，故齒輪傳動(dòng)還需再次降速為i1的 1/4 。 主動(dòng)齒輪2與從動(dòng)皮帶輪2同軸，取齒輪2與從動(dòng)齒輪3模數(shù)均為4，齒輪2分度圓直徑定為d2=40mm 。由傳動(dòng)比i2 = 1/4 ，z2 =10 ，求得齒輪3的齒數(shù)，z3 = 40 ，分度圓直徑為d3 = 160mm 。（二）糕點(diǎn)直線間歇移動(dòng)機(jī)構(gòu)的尺寸設(shè)計(jì)（棘輪與皮帶輪組合機(jī)構(gòu)） 1、棘輪與運(yùn)輸糕點(diǎn)的皮帶輪的尺寸設(shè)計(jì) 為了可以加工出不同厚度的糕點(diǎn)，皮帶輪間歇移動(dòng)的距離應(yīng)有變化，所以擺桿帶動(dòng)與棘輪齒接觸時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度也應(yīng)有變化。查資料得，可以在棘輪外加裝一

8、個(gè)棘輪罩，通過(guò)改變及輪罩的位置來(lái)改變遮蓋擺桿擺角范圍內(nèi)棘輪上的齒數(shù)的多少。這樣，當(dāng)擺桿逆時(shí)針擺動(dòng)時(shí)，棘爪現(xiàn)在罩上滑動(dòng)，然后才嵌入棘輪的齒槽中推動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)。被罩遮住的齒數(shù)越多則棘輪每次轉(zhuǎn)動(dòng)的角度就越小。糕點(diǎn)直線間歇機(jī)構(gòu)示意圖如下所示 設(shè)計(jì)要求糕點(diǎn)的厚度范圍為：1020mm，由于加工兩塊厚度只差1mm的糕點(diǎn)無(wú)現(xiàn)實(shí)意義，故我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)取糕點(diǎn)間距為2mm，即加工厚度為：10mm、12mm、14mm、16mm、18mm、20mm的糕點(diǎn)。 設(shè)計(jì)時(shí)我們?nèi)〖営?2個(gè)齒，所以當(dāng)棘爪波動(dòng)一個(gè)齒所占據(jù)的角度使棘輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，棘輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。此時(shí)傳輸糕點(diǎn)的皮帶輪轉(zhuǎn)過(guò)相同的角度，皮帶移動(dòng)距離為（r為傳輸糕點(diǎn)的皮帶輪的半徑）

9、。為了使設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，取。這是，棘爪一次每多轉(zhuǎn)一個(gè)角度，糕點(diǎn)間歇移動(dòng)距離增加2mm（）。 由于糕點(diǎn)的最大厚度為20mm，所以棘爪與齒接觸時(shí)轉(zhuǎn)過(guò)的最大角度為，即棘輪外罩要去除的弧。糕點(diǎn)厚度與棘輪外罩位置的關(guān)系如下表所示：外罩對(duì)應(yīng)的刻度0123456棘爪與齒接觸時(shí)轉(zhuǎn)過(guò)的角度/rad0糕點(diǎn)厚度/mm0101214161820 2、皮帶輪、連桿及棘輪擺桿的尺寸設(shè)計(jì) 糕點(diǎn)的最大厚度要求棘爪與齒接觸旋轉(zhuǎn)的最大角度為，所以棘輪擺桿的擺動(dòng)角度為。 連桿長(zhǎng)度為a，連桿與皮帶輪鉸接的點(diǎn)到皮帶輪圓心距離為b，設(shè)計(jì)時(shí)取擺桿長(zhǎng)度L = 50mm，a b = 25mm。由余弦公式可得出a + b = 105mm，所以連桿長(zhǎng)度

10、a = 65mm，連桿與皮帶輪鉸接的點(diǎn)到皮帶輪圓心距離 b=40mm。（三）切刀往復(fù)直線機(jī)構(gòu)的尺寸設(shè)計(jì) 1、曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 設(shè)計(jì)滑塊行程s = 90mm，行程速比系數(shù)k = 1.4 ，偏距e = 60mm。 選取比例系數(shù) = 2，作圖如下： 繪圖步驟如下： （1）按選取比例系數(shù)和給定的滑塊行程s作出滑塊的兩個(gè)極限位置C1和C2，如圖所示。 （2）根據(jù)公式算出極位夾角。 （3）連接C1和C2，并作C1MC1C2。 （4）作C1C2N = 90° - ，得C2N與C1M相交于點(diǎn)P。 （5）作PC1C2的外接圓L，再作一直線與C1C2平行，使其間的距離為e/，則改直線與圓L 的交點(diǎn)即為固定鉸

11、鏈點(diǎn)A的位置。由圖可知有兩個(gè)解，這里我們?nèi)∽筮咟c(diǎn)。 （6）連接AC1和AC2，以A為圓心，以曲柄a =（AC2 - AC1）/2為半徑作圓，交C1A的延長(zhǎng)線于點(diǎn)B1，交C2A于B2，作圖即得AB1 = AB2 = 36mm，B1C1 = B2C2 =110mm。AB2C2即為所求的偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。 2、曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 設(shè)計(jì)搖桿行程s = 90mm，行程速比系k = 1.4 ，搖CD = 300mm，擺角 = 17°，選取比例系數(shù) = 2，作圖如下： 繪圖步驟如下： （1）按選取比例系數(shù)和給定的搖桿行程s作出搖桿的兩個(gè)極限位置C1和C2，如圖所示。 （2）根據(jù)公式算出極位夾角=30&#

12、176;。 （3）連接C1和C2，并作C1MC1C2。 （4）作C1C2N = 90° - ，得C2N與C1M相交于點(diǎn)P。 （5）作PC1C2的外接圓L，在此圓周上適當(dāng)取一點(diǎn)A作為曲柄AB的固定鉸鏈中心，連接AC1與AC2。 （6）以A為圓心，以曲柄a =（AC2 - AC1）/2為半徑作圓，交C1A的延長(zhǎng)線于點(diǎn)B1，交C2A于B2，作圖即得AB1 = AB2 = 40mm，B1C1 = B2C2 =100mm。AB2C2D即為所求的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。 3、凸輪機(jī)構(gòu) 設(shè)計(jì)凸輪基圓半徑r = 60mm，切刀行程s = 90mm （要求大于糕點(diǎn)切片最大長(zhǎng)度80mm），比例系數(shù) = 2 。切刀

13、運(yùn)動(dòng)曲線圖：凸輪輪廓圖： 繪圖步驟如下： （1）根據(jù)比例系數(shù) = 2 取基圓半徑r= r/2 = 30mm。 （2）作以30mm為半徑的圓為基圓。作OA0為起始位置。 （3）凸輪為順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，所以以O(shè)A0為起始，按逆時(shí)針?lè)较驅(qū)⒒鶊A平均分為15份，即每份角度為24°。 （4）按照切刀運(yùn)動(dòng)曲線圖所示數(shù)據(jù)在基圓外以逆時(shí)針?lè)较蛞来谓厝〔⒁来味辄c(diǎn)A0、A1、A2、A14。 （5）以圓滑曲線依次連接A0、A1、A2、A14，所得即為凸輪輪廓線。五、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖（一）方案一：減速機(jī)構(gòu)為皮帶輪與齒輪組合機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下比例系數(shù) = 2糕點(diǎn)間歇直線移動(dòng)機(jī)構(gòu)為棘輪與皮帶輪組合機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下比例系數(shù) =

14、1切刀直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下比例系數(shù) = 2（二）方案二:減速機(jī)構(gòu)為皮帶輪與齒輪組合機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下糕點(diǎn)間歇直線移動(dòng)機(jī)構(gòu)為棘輪與皮帶輪組合機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下切刀直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下（三）方案三：減速機(jī)構(gòu)為皮帶輪與齒輪組合機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下糕點(diǎn)間歇直線移動(dòng)機(jī)構(gòu)為棘輪與皮帶輪組合機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下切刀直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為凸輪機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下六、運(yùn)動(dòng)分析（一）方案一：此機(jī)構(gòu)存在極位夾角，即k1，有急回特性，有利于提高效率。但相應(yīng)的存在死點(diǎn)位置，會(huì)出現(xiàn)從動(dòng)件轉(zhuǎn)向不定或卡死不動(dòng)的現(xiàn)象。存在剛性和柔性沖擊。（二）方案二：與方案一類似，此機(jī)構(gòu)存在極位夾角，即k1，有急回特性，有利于提高效率。但

15、相應(yīng)的存在死點(diǎn)位置，會(huì)出現(xiàn)從動(dòng)件轉(zhuǎn)向不定或卡死不動(dòng)的現(xiàn)象。存在剛性和柔性沖擊。并且機(jī)構(gòu)所需空間過(guò)大。（三）方案三：對(duì)于中、低速運(yùn)動(dòng)的凸輪機(jī)構(gòu)應(yīng)避免剛性沖擊，從動(dòng)件的位移曲線和速度曲線（包括起點(diǎn)和終點(diǎn)在內(nèi)）必須連續(xù)，即要求位移曲線和速度曲線在連接點(diǎn)處其值應(yīng)分別相等。此凸輪機(jī)構(gòu)屬于低速運(yùn)動(dòng)，其位移曲線連續(xù)，減小機(jī)構(gòu)在運(yùn)行時(shí)的剛性沖擊。七、最終確定方案示意圖八、總結(jié) 我們生活中用到的機(jī)器方便、省力、快捷，然而當(dāng)自己親自設(shè)計(jì)時(shí)卻發(fā)現(xiàn)不是那么簡(jiǎn)單，從最初的構(gòu)思，假設(shè)，設(shè)計(jì)方案到選擇最優(yōu)方案和計(jì)算尺寸，每一步都要求極其的認(rèn)真，不僅需要機(jī)械原理的扎實(shí)基礎(chǔ)，還要有足夠的創(chuàng)新能力，去把一個(gè)個(gè)構(gòu)件拼裝在一起組成自

16、己想要的東西。 經(jīng)過(guò)幾天的努力，機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)就要結(jié)束了。回顧這些天的勞動(dòng)，感到收獲很大，所完成的不僅僅是一個(gè)課程設(shè)計(jì)，對(duì)課本知識(shí)的理解也加深了許多。 剛開(kāi)始，我們認(rèn)為這個(gè)課程設(shè)計(jì)題目很簡(jiǎn)單，就只有發(fā)動(dòng)機(jī)減速機(jī)構(gòu)、切刀直線往復(fù)機(jī)構(gòu)、糕點(diǎn)間歇直線機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)起來(lái)應(yīng)該很簡(jiǎn)單?？砷_(kāi)頭的減速機(jī)構(gòu)就給我們上了一課，我們所學(xué)的減速機(jī)構(gòu)最容易想到的就是齒輪傳動(dòng)，但要達(dá)到所要求的傳動(dòng)比，齒輪不好選擇。后來(lái)查資料發(fā)現(xiàn)先利用皮帶輪機(jī)構(gòu)靈活降速，再使用標(biāo)準(zhǔn)齒輪達(dá)到要求即可。 糕點(diǎn)的直線間歇機(jī)構(gòu)也遇到了困難。本來(lái)認(rèn)為傳動(dòng)只負(fù)責(zé)把糕點(diǎn)從一端傳到另一端就好了，可在我們討論的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)錯(cuò)了，這個(gè)不僅要考慮糕點(diǎn)的傳動(dòng)，還要考

17、慮切刀完成切割的動(dòng)作，因此我們把間歇移動(dòng)仔細(xì)進(jìn)行了研究。在其中，又發(fā)現(xiàn)我們課程中所學(xué)的知識(shí)無(wú)法滿足機(jī)器設(shè)計(jì)要求（切出不同厚度糕點(diǎn)），后經(jīng)過(guò)查找資料了解可以使用棘輪機(jī)構(gòu)外加棘輪套解決問(wèn)題。另外，也學(xué)到了其他課本上沒(méi)有涉及到的許多知識(shí)。 最后我們切刀直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，感到自己所學(xué)知識(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。小組成員的思維和想法都很靈活、豐富，但到實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中卻遇到了各種各樣的困難！查找資料苦思冥想后依舊解決不了問(wèn)題，不得已又要重新考慮其他方案，最終在若干個(gè)方案中僅有一、兩個(gè)可以設(shè)計(jì)運(yùn)用。 通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)，我們懂得了許多。首先，課本知識(shí)掌握的不牢靠，還要更深層的理解。其次，學(xué)習(xí)知識(shí)的同時(shí)，要注意知識(shí)與實(shí)際相結(jié)合，切忌學(xué)死知識(shí)，否則所